DE1801051B2

DE1801051B2 - PROCESS FOR IMPRAEGNATING AND TAILOR-MADE CURING THE INSULATION OF WINDING ELEMENTS OF THE STAND WINDING OF A LARGE ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: DE1801051B2
Application number: DE19681801051
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr.-Ing. 1000 Berlin Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1972-02-24
Also published as: DE1801051A1

Description

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Zur Isolierung der Wicklungen elektrischer Großmaschinen werden seit längerer Zeit zunehmend geschichtete Isolierungen verwendet, die mit einem aushärtbaren Kunstharz imprägniert werden. Dazu ist es bekannt, die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen und noch nicht imprägnierten Wickiungselemente in die Nuten des Ständers oder Läufers einer elektrischen Maschine einzulegen und dann den Ständer bzw. Läufer einschließlich der Wicklung nach Hem Evakuieren durch Überschwemmung unter Druck in großen Tränkwannen mit einem härtbaren Harz-Härtersystem zu tränken und anschließend das in' die Wicklungsisolierung eingedrungene Harz auszuhärten. Bei diesem Verfahren entfallen zwar notwendige Preßformen, dieses Verfahren ist abe. im Hinblick auf die Abmessungen der vorhandenen Tränkanlaeen in der Regel auf Maschinen mit kleinerem Durchmesser begrenzt.For a long time, layers have been increasingly used to insulate the windings of large electrical machines Insulations are used, which are impregnated with a hardenable synthetic resin. For this it is known, the winding elements provided with a wound insulating sleeve and not yet impregnated to be inserted into the grooves of the stator or rotor of an electrical machine and then the Stand or runner including the winding after Hem evacuation by flooding below To impregnate the print in large soaking tubs with a curable resin hardener system and then that to harden resin which has penetrated into the winding insulation. In this process, necessary ones are not required Compression molding, this process is abe. in terms of the dimensions of the existing Tränkanlaeen usually limited to machines with a smaller diameter.

Um auch bei elektrischen Großmaschinen die mit der Isolieruna versehenen Wicklungsleiter in ihrer endgültigen Lage in den Nuten der Maschine imprägnieren zu können, ist es a is der schweizerischen Patenrchrift 367 235 bekannt, die Wandung jeder Nut vor dem Einlegen der Wicklungselemente mit einer vakuumdichten"Auskleidung zu versehen. Nach ckm Einbau der Wicklung werden die Nuten dann vaU-umdicht abgeschlossen, so daß die Nut selber mit ihrem Abschluß als Imprägniergefäß dient. Jede ein>.dne Nut muß also mit einem Saugrohr für den Abschluß der Vakuumpumpe zum Evakuieren und nat einem Imprägnierrohr für den Anschluß zur Imp.-'agmeranlage verbunden werden, wobei diese Verbindung vakuumdicht sein muß. Dies erfordert einen sehrVoßen apparativen Aufbau.In order to be able to use the impregnate the winding conductors provided with the insulation in their final position in the grooves of the machine To be able to do so, it is a is the Swiss patent pamphlet 367 235 known, the wall of each slot before inserting the winding elements with a vacuum-tight "lining to be provided. After ckm When the winding is installed, the grooves are then sealed, so that the groove itself with its Completion serves as an impregnation vessel. Each one> .dne groove must therefore with a suction pipe for the conclusion the vacuum pump for evacuation and an impregnation tube for connection to the impregnation system be connected, this connection must be vacuum-tight. This requires one Very extensive apparatus structure.

Auch das Hauptpa.ent 1 488 663 betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren und maßgerechten Aushärten der ein aushärtbares Tränkharz enthaltenden Isolierung von Wickliingselementen der Ständerwicklung einer elektrischen Großmaschine mit geteiltem Ständerblechpaket. Bei diesem Verfahren werden die mit einer aufgewickelten Isolierhülse versehenen Wicklungselemente unter Verwendung von Formtrennmitteln in eine mehrfach benutzbare, die äußeren Abmaße der fertigen Isolierung maßgerecht festlegende Tränk- und Härteform eingelegt und innerhalb einer Tränkvorrichtung mit einem praktisch ohne Viskositätsänderung zu einer Vielzahl von Tränkzyklen verwendbaren Tränkharz getränkt. Darauf wird der in die Isolierhülse eingedrungene Anteil des Tränkharzes ausgehärtet, und danach werden die Wicklungselemente der Tränk- und Härteform wieder entnommen. Dieser Vorgang wird mit jeweils neuen Wicklungselementen so lange wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von isolierten Wicklungselementen erreicht ist. Wesentlich für dieses Verfahren ist, daß die mehrfach benutzbare Tränk- und Härteform unter Zuhilfenahme eines Teiles der Blechscgmentc des Ständers der elektrischen Maschine auf gebaut ist und jeweils gleichzeitig mehrere Wicklungsclcmente aufnimmt. Man nimmt also jeweils eine gruppenweise Tränkung und Aushärtung der Isolierung der Wicklungsclemente vor, wobei die dazu verwendete Tränk- und Härteform aus Blcchscgmenten des Ständers hergestellt ist. Die äußeren Abmessungen der Tränk- und Härteform sind dabei so gewählt, daß diese ohne Schwierigkeiten in den Tränkkessel, wo sie überflutet werden soll, eingesetzt werden kann.The main patent 1 488 663 also relates to a procedure for the impregnation and true-to-size curing of the insulation containing a curable impregnating resin of winding elements of the stator winding of a large electrical machine with split Stator core. In this process, they are provided with a rolled-up insulating sleeve Winding elements in a reusable one, the outer one, using mold release agents Dimensions of the finished insulation, the soaking and hardening mold, which defines the dimensions, is inserted and inside an impregnation device with practically no change in viscosity to a large number of impregnation cycles usable impregnating resin. Then the portion of the penetrated into the insulating sleeve Impregnating resin cured, and then the winding elements of the impregnation and hardening form are again taken. This process is repeated with each new winding element until the desired number of insulated winding elements has been reached. Essential for this procedure is that the reusable impregnation and hardness form with the help of a part of the Blechscgmentc of the stator of the electrical machine is built on and at the same time several Wicklungsclcmente records. So the insulation is impregnated and hardened in groups in each case of the winding elements, with the impregnation and hardness mold used for this purpose from Blcchscgmenten of the stand is made. The external dimensions of the impregnation and hardness mold are chosen so that that these can be used without difficulty in the drinking kettle where it is to be flooded can.

Zur weiteren Verbesserung dieses Verfahrens und um es für Spulenwicklungen anwendbar zu machen, wird gemäß der Erfindung bei den zum Aufbau der mehrfach benutzbaren Tränk- und Härteform verwendeten Blechsegmentcn des Ständers die Breite der Nuten vergrößert und die ursprüngliche Nutgröße durch eingelegte Beilagen wieder hergestellt. Diese Beilagen werden nach dem maßgerechten Aushärten des in die Tsolierhülse eingedrungenen Anteils des Tränkharzes vor dem Entfernen der Wicklungsele-To further improve this process and to make it applicable to coil windings, is used according to the invention for the construction of the reusable impregnation and hardness mold Blechsegmentcn the stator increased the width of the grooves and the original groove size restored by inserted supplements. These supplements are made after hardening to size the portion of the impregnating resin that has penetrated into the insulating sleeve before removing the winding element

mente herausgenommen. Dadurch erreicht man den Vorteil, daß die nach dem Aushärten der Isolierhülse nicht mehr verformbaren Wicklungselemente, insbesondere Spulen, ohne jegliche Schwierigkeit aus der Tränk- und Härteform entfernt werden können. Eine unerwünschte mechanische Beanspruchung der Isolierhülse der Spulen wird also bei diesem Arbeitsschritt vermieden. elements taken out. This has the advantage that after the insulating sleeve has hardened no longer deformable winding elements, in particular coils, without any difficulty from the Impregnation and hardness mold can be removed. An undesirable mechanical stress on the insulating sleeve the bobbins are thus avoided in this work step.

Bei einer Spulenwicklung empfiehlt es sich, daß die Breite der Beilagen und entsprechend die Vergrößerung der Breite der Nuten auf jeder Seite sich jeweils nach der Neigung der Spulenseiten richtet. Sie soll mindestens der Differenz der Abstände des oberen und des unteren Endpunktes der Nuten zu der Spulenachse entsprechen. Jedoch ist dabei zu beachten, daß der verbleibende Zahn festigkeitsmäßig nicht zu stark geschwächt wird.In the case of a coil winding, it is recommended that the width of the inserts and accordingly the magnification the width of the grooves on each side depends on the inclination of the coil sides. she should be at least the difference between the distances between the upper and lower end points of the grooves to the Correspond to the coil axis. However, it must be ensured that the remaining tooth is in terms of strength is not weakened too much.

Es ist weiterhin vorteilhaft, die Blechsegmente über der Länge der Spule mi' Zwischenräumen anzuordnen. Dies genügt zur maßgetreuen Konturgebung des Wicklungselementes und verringert das Gewicht der Form. Außerdem wird das Eindringen des Tränkharzes in die gewickelte Isolierhülse erleichtert.It is also advantageous to arrange the sheet metal segments along the length of the coil with gaps. This is sufficient for the dimensionally accurate contouring of the winding element and reduces the weight the form. In addition, the penetration of the Soaking resin in the wrapped insulating sleeve facilitated.

Das zur Durchführung des Erfindungsgedankens erforderliche Wiederausbauen der Wicklungselemente aus der Tränk- und Härtefoim kann dadurch erleichtert werden, daß vor dem Imprägnieren Formtrennmittel, wie beispielsweise verklebun^shindernde Folien oder Lacküberzüge, auf die Beilagen aufgebracht werden.The dismantling of the winding elements required to implement the concept of the invention from the impregnation and hardness film can be facilitated by the fact that mold release agents, such as, for example, anti-sticking films or lacquer coatings, applied to the enclosures will.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 eine für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Tränk- und Härteform dargestellt.To explain the invention, FIGS. 1 and 2 show one required for carrying out the method Impregnation and hardness form shown.

Die Tränk- und Hüiteform 1 besteht im wesentlichen aus Blechsegmenten 2 des Ständers der elektrischen Maschine, deren Spulen 3 für die Ständerwicklung in der Form 1 getränkt und ausgehärtet werden. Diese Bleichscgmente 2 werden entweder mit dem gleichen Schnittwerkzeug wie die normalen Blechsegfnente des Ständers mit normaler Blechstärke hergettellt, oder es können dickere Blechstärken verwendet weiden, die nach den Konturen der Blechsegmente geformt werden. Seitlich begrenzen Stirnplatlen die Blechsegmente sowie ein sich über die gesamte Breite des Wickelkopfes erstreckendes Gerüst 4 tür AufnahiDc von nicht dargestellten Stütz- und Formelcmenten für den Wickelkopf 5 der Spulen 3.The impregnation and Hüiteform 1 consists essentially from sheet metal segments 2 of the stator of the electrical machine, their coils 3 for the stator winding are soaked and hardened in the form 1. These bleaching fragments 2 are either with the same cutting tool as the normal sheet metal segments of the stand with normal sheet metal thickness, or thicker sheet metal can be used pastures, which are shaped according to the contours of the sheet metal segments. Laterally limit the forehead plates the sheet metal segments and a frame 4 extending over the entire width of the end winding Tür AufnahiDc of support and not shown Formula elements for the winding head 5 of the bobbins 3.

Die Nuten 6 in den Blechsegmcnten 2 sind nachträglich aufgestanzt, damit ihre Breite vergrößert ivird. Bei ihrer ursprünglichen Form können nämlich die ausgehärteten Spulen nicht ohne erhebliche Schwierigkeiten bzw. Verformungen aus der Form 1 intfernt werden, sveil die Spulenseiten zueinander ge-■cigt sind. Deshalb beträgt die Vergrößerung der ti ei te der Nut auf jeder Seite mindestens die Diffeftenz der Abstände des oberen und des unteren Endpunktes der Nuten zu der Spulenachse. Durch Beilagen 7, deren Breite der Vergrößerung der Nutbreite entspricht und die in die Nuten 6 der Tränk- und Härteform eingelegt werden, werden wieder die maßgenauen Verhältnisse hergestellt.The grooves 6 in the sheet metal segments 2 are subsequent punched out so that their width is increased. In their original form, namely the cured coils do not move out of shape 1 without considerable difficulties or deformations be removed so that the coil sides are facing each other are. Therefore, the enlargement of the ti ei te of the groove on each side is at least the difference the distances of the upper and lower end points of the grooves to the coil axis. With side dishes 7, the width of which corresponds to the enlargement of the groove width and which in the grooves 6 of the impregnation and The hardening mold are inserted, the dimensionally accurate proportions are restored.

In die Nuten 6 der Tränk- und Härteform 1 werden die Spulen 3 eingelegt, auf welche Isolierhülsen aus Glimmerbändern aufgewickelt sind. Die Glimmerbiinder bestehen aus Glimmerschichten, die aus Glimmerplättchen oder auch aus kontinuierlichen Glimmerfolien, sogenanntem Glimmerpapier, bestehen können und einer wärmebeständigen Unterlage und gegebenenfalls einer abschließenden Decklage, auf die sie durch ein nicht selbsthärtendes, aber härtbares Bindemittel verklebt werden. Dieses Bindemittel, das in der Regel in einer Menge von 3 bis 7¹Vn, bezogen auf das Gewicht des Glimmerbandes,In the grooves 6 of the impregnation and hardening mold 1, the coils 3 are inserted, on which insulating sleeves made of mica tapes are wound. The mica binders consist of mica layers, which can consist of mica flakes or continuous mica foils, so-called mica paper, and a heat-resistant base and, if necessary, a final cover layer to which they are bonded by a non-self-hardening but hardenable binding agent. This binder, which is usually in an amount of 3 to 7 ¹ Vn, based on the weight of the mica tape,

ίο zur mechanischen Verfestigung in das Glimmerband eingebracht ist, ist derartig gewählt, daß es sich vollständig in das zur späteren Imprägnierung verwendete Harz-Härter-System einbauen läßt. Es ist aber auch möglich, die Glimmerschichten mit einem schmelzfähigen Trägermaterial zu verschweißen.ίο for mechanical consolidation in the mica tape is introduced, is chosen such that it is completely used for later impregnation Resin hardener system can be installed. But it is also possible to use the mica layers with a to weld meltable carrier material.

Das Glimmerband, aus dem die Isolierhülsen der Spulen 3 aufgewicke'. sind, enthält ferner einen die Reaktionsdauer des in <iie Isolierung eindringenden Harz-Härter-Systems abkürzenden Beschleuniger, so daß das im Tränkbad verbleibende Stoffsystem trotz der Aushärtung des in die Isolierhülsen der Spulen 3 eindringenden Anteiles keine Erhöhung seiner Viskosität zeigt, also für eine große Anzahl von Tränkzyklen verwendet werden kann. Die mit der aufgewickelten Isolierhülse versehenen Spulen 3 werden in die Nuten 6 der Form 1 eingelegt, nachdem die Beilagen 7 eingesetzt wurden. Dies bereitet keine Schwierigkeiten, da die Spulen vor der Tränkung und Aushärtung noch mechanisch leicht verformbar sind. Da in den Randnuten der Form jeweils nur die Ober- oder Unterlage der Spulen 3 vorhanden ist, wird der für die zweite Spulenlage verbleibende Raum in der Nut 0 durch Beilagen 8 ausgefüllt. Außerdem kann das obere Ende der Nut durch Leisten 9 verschlossen werden, wobei diese Leisten 9 nicht über die gesamte Länge der Nut 6 eingelegt zu werden brauchen; vielmehr reicht es im allgemeinen aus, nur an einzelnen Stellen kurze Stücke einzulegen. Innerhalb des Wikkelkopfes 5 der Spule 3 legen nicht dargestellte Füllstücke und Formleisten die Lage und die Abmessungen des Spulenwickelkoptes fest.The mica tape from which the insulating sleeves of the coils 3 are wound '. are also includes a the Reaction time of the penetrating into <iie isolation Resin-hardener system shortening accelerator, so that the material system remaining in the impregnation bath despite the hardening of the portion penetrating into the insulating sleeves of the coils 3 does not increase its viscosity shows, so can be used for a large number of soaking cycles. The one with the wound up Coils 3 provided with an insulating sleeve are inserted into the grooves 6 of the mold 1 after the inserts 7 were used. This does not cause any difficulties, since the coils are before the impregnation and hardening are still easily mechanically deformable. Since in the edge grooves of the form only the top or bottom of the coils 3 is present, the space remaining in the slot for the second coil layer becomes 0 filled in by enclosures 8. In addition, the upper end of the groove can be closed by strips 9 are, these strips 9 do not need to be inserted over the entire length of the groove 6; much more it is generally sufficient to insert short pieces in only a few places. Inside the winding head 5 of the coil 3 place filler pieces, not shown and moldings fix the position and dimensions of the bobbin winding head.

Niäch dem Einlegen der Spulen 3 mit den aufgewickelten Isolierhülsen wird die Tränk- und Härteform 1 in eine Tränkvorrichtung eingebracht, in der die Spulen 3 zunächst im Vakuum getrocknet und anschließend mit einem aushärtbaren Tränkharz imprägnieit werden. Hierzu verbleibt die Tränk- und Härleform 1 so lange im Tränkbad, bis das Tränkharz, das in die Isolierhülsen der Spulen 3 eingedrungen ist, angeliert ist. Nach dem Herausnehmen der Form 1 aus dem Tränkbad fließt das überschüssige Tränkharz aus der Form ab und ist für weitere Tränkzyklen verwendbar. Die Tränk- und Härteform ¹ wird dann in einen Ofen gebracht, in dem sie bis zum völligen Aushärten der Isolierhülsen verbleibt. After inserting the coils 3 with the wound insulating sleeves, the impregnation and hardening mold 1 is placed in an impregnation device in which the coils 3 are first dried in a vacuum and then impregnated with a curable impregnation resin. For this purpose, the impregnation and Härleform 1 remains in the impregnation bath until the impregnation resin that has penetrated the insulating sleeves of the coils 3 has gelled. After the mold 1 has been removed from the impregnation bath, the excess impregnation resin flows out of the mold and can be used for further impregnation cycles. The impregnation and hardening mold ¹ is then placed in an oven, in which it remains until the insulating sleeves have completely hardened.

Zum Ausbau der ausgehärteten Spulen 3 werden zunächst die Beilagen 7 aus den Nuten 6 der Form 1 herausgezogen. Um dies zu erleichtern, können die Beilagen 7 mit verklebungshindernden Folien, z. B. aus Polyäthylenglykolterephthaiat versehen sein. Nach dem Entfernen der Beilagen 7 und gegebenenfalls der Leisten 9 und Formstücke 8 lassen sich die Sputen 3 leicht aus der Form 1 herausnehmen.To remove the cured coils 3, the shims 7 are first removed from the grooves 6 of the mold 1 pulled out. To facilitate this, the enclosures 7 can be coated with anti-stick films, e.g. B. be made of polyethylene glycol terephthalate. After removing the enclosures 7 and, if necessary the strips 9 and molded pieces 8, the sputen 3 can easily be removed from the mold 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the impregnation and true-to-size curing of a curable impregnating resin contained insulation of winding elements of the stator winding of an electrical Large machine with split stator core, in which the with a wound insulating sleeve provided winding elements using mold release agents in a reusable, Impregnation and hardness form that determines the outer dimensions of the insulation inserted and inside an impregnation device with a practically no change in viscosity impregnating resin that can be used for a large number of impregnation cycles, whereupon the part of the impregnating resin that has penetrated into the Isohur sleeve is cured, and then the Winding elements of the impregnation and hardening form are removed again and this process is repeated with new winding elements until the desired number of isolated Winding elements is achieved, and wherein the reusable impregnation and hardness form with the aid of part of the sheet metal segments of the stator of the electrical machine is constructed md can accommodate several winding elements at the same time, according to patent 1488 663, characterized in that for the construction of the multiple usable Impregnation and hardness form used sheet metal segments of the stand, the width of the grooves increased and the original groove size is restored by inserting shims and that the inserts after the dimensionally correct hardening of the portion that has penetrated into the insulating sleeve the impregnating resin can be removed before removing the winding elements.

2. The method according to claim 1, characterized in that that with a Spulenwickhing the width of the inserts and accordingly the magnification the width of the grooves on each side at least the difference in the spacing of the top and the lower end point of the grooves to the coil axis are selected accordingly.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the sheet metal segments over c'er Length of the coil are each arranged with spaces.

4. The method according to claim 1, characterized in that the inserts with mold release agents be provided.